一种新型MEMS微波功率传感器的理论模型与优化设计 被引量：10

1

作者 黄从朝 黄庆安 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期1938-1944,1950,共8页

提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏... 提出了一种新型的MEMS微波功率传感器.与传统的结构相比,新结构具有测量误差小、设计简单、使用方便等显著优点.然后在全面考虑了热传导、热对流、热辐射三种传热机制的基础上,对传感器的主要部分即热电堆建立了热模型,进而导出了灵敏度、时间常数、噪声的理论解析式.最后根据拉格朗日乘数法原理,以给定的时间常数和噪声大小为约束条件,求得灵敏度达最大时热偶长度和串联数目的最佳值. 展开更多

关键词 新型MEMS微波功率传感器 热电堆 理论模型 优化

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一种新型MEMS微波功率传感器的设计与模拟 被引量：8

2

作者 田涛 廖小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期611-614,共4页

提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度... 提出了一种新型的三明治结构MEMS微波功率传感器结构,与传统传感器相比,新结构由于采用了垂直传热方式而具有较小的热损耗。在输入相同功率的情况下,模拟了热电堆的温度分布,三明治结构热电堆的温度高于传统结构,因此具有更高的灵敏度。同时模拟了两种结构的阻抗匹配特性,其差异不大,在1-6GHz的频率范围内,三明治结构的回波损耗小于-30dB;在6-20GHz的频率范围内,其回波损耗小于-20dB,显示了良好的匹配特性。 展开更多

关键词 MEMS 微波功率传感器 三明治结构 热传导 回波损耗

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光纤电功率传感器研究进展 被引量：2

3

作者 崔翔 李长胜 +1 位作者 张卫东 杨志 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 1998年第4期1-5,共5页

对国内外及我校光纤电功率传感器的研究进展情况进行综述，介绍其基本原理及主要特点，提出其进一步的研究方向。

关键词 光纤传感器 电力系统 电功率传感器 功率测量

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转辙机功率传感器设计 被引量：1

4

作者 冯冬青 李风光 +1 位作者 黄俊杰 郭艳 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 2008年第4期65-68,共4页

为了实现对铁轨转辙机工作状态的在线监测,设计了新型的功率传感器装置.该装置基于高速、流水线结构的MCU系统,结合自带DSP内核的高精度三相电能专用芯片ATT7022,构成装置的核心部分.考虑到系统工作环境恶劣,受到干扰大的特点,采取对供... 为了实现对铁轨转辙机工作状态的在线监测,设计了新型的功率传感器装置.该装置基于高速、流水线结构的MCU系统,结合自带DSP内核的高精度三相电能专用芯片ATT7022,构成装置的核心部分.考虑到系统工作环境恶劣,受到干扰大的特点,采取对供电电源、信号采集通道以及信号输出通道进行必要的抗干扰设计,实现了高精度、低功耗、抗干扰能力强的特性. 展开更多

关键词 转辙机 功率传感器 C8051F041 脉宽调制 光隔485总线

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煤矿用智能型三相功率传感器的研究 被引量：1

5

作者 朱湘冀 俞启香 +1 位作者 罗新荣 陶洛成 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 1996年第2期8-11,共4页

详细介绍了一种基于８０９８单片机的新型煤矿用三相功率传感器的工作原理、结构及主要电路。该功率传感器适用频率范围宽、响应速度快、计算精度高，能以电流、电压或频率三种信号输出，并利用单片机串行口实现了远距离基带传输功能。

关键词 功率传感器 单片机 瓦斯测量仪 煤矿 智能型

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一种在线微机械微波功率传感器的研究

6

作者 韩磊 廖小平 朱健 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第z1期135-137,共3页

介绍了一种在线微机械微波功率传感器的结构,该传感器用来连续监测来自于MMIC放大器或多级微波放大器各级之间的微波功率,它由功率取用、功率放大和功率测量三部分构成,分别用微带线定向耦合器、微波功率放大器和间接加热终端式微机械... 介绍了一种在线微机械微波功率传感器的结构,该传感器用来连续监测来自于MMIC放大器或多级微波放大器各级之间的微波功率,它由功率取用、功率放大和功率测量三部分构成,分别用微带线定向耦合器、微波功率放大器和间接加热终端式微机械微波功率传感器实现.微波功率传感器通过嵌入到微波和毫米波单片集成电路中,实现微波功率的在线监测. 展开更多

关键词 微波功率 微机械 功率传感器 在线监测

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一种开路短截线结构的耦合式微波功率传感器

7

作者 韩磊 《微波学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期70-74,共5页

提出了一种基于MEMS技术的在线式微波功率传感器结构,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量。该微波功率传感器通过加入阻抗匹配和开路短截线结构实现低损耗和宽频带的在线测量。该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容。测量结... 提出了一种基于MEMS技术的在线式微波功率传感器结构,并对该结构进行了理论分析、设计、制作和测量。该微波功率传感器通过加入阻抗匹配和开路短截线结构实现低损耗和宽频带的在线测量。该结构制作工艺与GaAs MMIC工艺完全兼容。测量结果显示,在8GHz～12GHz频率范围内,微波功率传感器的反射系数小于-18dB,插入损耗优于0.45dB,在10GHz中心频率下的灵敏度为12.0μV/mW。 展开更多

关键词 微波功率 功率传感器 在线式 MEMS GAAS MMIC工艺

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基于单片式微波集成电路的终端式MEMS微波功率传感器(英文) 被引量：6

8

作者 许映林 廖小平 田涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1656-1659,共4页

提出了一种基于塞贝克效应的终端式MEMS微波功率传感器,该传感器的制作工艺与GaAs单片式微波集成电路(MMIC)工艺兼容。利用热电偶检测温度差,生成与微波功率成比例的直流电压,由GaAs/Au热电偶串联构成热堆。传感器将电功率转化为热,再... 提出了一种基于塞贝克效应的终端式MEMS微波功率传感器,该传感器的制作工艺与GaAs单片式微波集成电路(MMIC)工艺兼容。利用热电偶检测温度差,生成与微波功率成比例的直流电压,由GaAs/Au热电偶串联构成热堆。传感器将电功率转化为热,再间接测量热堆生成的直流电压。采用微机械加工技术,去除了器件底部的GaAs衬底,从而减小了热损耗和电磁损耗,提高了灵敏度。测试结果表明,在0～20GHz内,HFSS模拟的S11<-22dB;测试输入功率为-20～20dBm时,频率为0～20GHz;在20GHz时,灵敏度高于0.15mV/mW;在整个频率范围内,回波损耗低于-26dB。 展开更多

关键词 MEMS 微波功率传感器 MMIC

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对称式微波功率传感器的设计 被引量：5

9

作者 王德波 廖小平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期110-117,共8页

为了克服传统微波功率传感由于失配和热损耗带来的微波功率测量误差,提出了一种基于MEMS技术的对称式微波功率传感器,对该微波功率传感器的微波损耗、温度分布以及微波功率的精确测量进行了研究。首先,根据提出的损耗模型推导了微波损... 为了克服传统微波功率传感由于失配和热损耗带来的微波功率测量误差,提出了一种基于MEMS技术的对称式微波功率传感器,对该微波功率传感器的微波损耗、温度分布以及微波功率的精确测量进行了研究。首先,根据提出的损耗模型推导了微波损耗功率和损耗电压的表达式,并建立了该传感器的传热解析模型;接着,设计并制作了该微波功率传感器;最后,对该功率传感器的补偿因子、灵敏度和频率依赖特性进行了测试和分析。测试结果显示:该传感器在5,10,15 GHz频率下的补偿因子分别是1.56,2.12和2.56 dBm,灵敏度可达到0.18 mV/mW,输出电压与微波频率的相对偏差<2%。结果表明,对称式微波功率传感器可通过测量直流功率来实现测量微波功率的目的,且明显地提高了微波功率测量的精确度。 展开更多

关键词 对称式微波功率传感器 微机电系统 补偿因子

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MEMS微波功率传感器的研究与进展 被引量：3

10

作者 范小燕 廖小平 黄庆安 《微波学报》 CSCD 北大核心 2005年第2期63-70,共8页

介绍MEMS微波功率传感器的研究与发展,包括自加热式、间接加热式、插入式和电容式微波功率传感器。文中以共面波导(CPW)、负载电阻和热堆作为微波功率传感器的基本单元,对这些基本单元分别作了分析,并给出了这些基本单元和总体结构的性... 介绍MEMS微波功率传感器的研究与发展,包括自加热式、间接加热式、插入式和电容式微波功率传感器。文中以共面波导(CPW)、负载电阻和热堆作为微波功率传感器的基本单元,对这些基本单元分别作了分析,并给出了这些基本单元和总体结构的性能指标,同时介绍了Si和GaAs衬底上制备微波功率传感器的主要工艺。 展开更多

关键词 功率传感器 MEMS 微波 GAAS衬底 研究与发展 共面波导 负载电阻 性能指标 总体结构 电容式 插入式 单元 热式 热堆 Si

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耦合式MEMS微波功率传感器的研究 被引量：8

11

作者 靳雷生 辛泽辉 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期94-101,共8页

为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在线式MEMS微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度的关系,分析... 为了从根本上解决在线式微波功率传感器灵敏度、动态范围和微波性能之间的矛盾,本文创新性地设计出一种耦合在线式MEMS微波功率传感器,将微波功率的提取和检测两个过程相互独立。根据理论解析模型,得到了灵敏度特性与耦合度的关系,分析对比了耦合度分别为10%和20%时的微波特性及灵敏度特性差异。实验结果表明:两种耦合式MEMS微波功率传感器的反射损耗均小于-20 dB,说明具有良好的反射性能;两种耦合式MEMS微波功率传感器的插入损耗均大于-1.5 dB,说明具有良好的传输性能。耦合度10%的系统灵敏度为1.2 mV/W@9 GHz、1.4 mV/W@10 GHz和0.8 mV/W@11 GHz,耦合度20%的系统灵敏度为2.4 mV/W@9 GHz、2.4 mV/W@10 GHz和1.3 mV/W@11 GHz,并具有良好的线性度。本文对于MEMS微波功率传感器研究具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 MEMS功率传感器 悬臂梁 灵敏度 动态范围 耦合度

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微梁结构热偶微波功率传感器芯片的制作工艺 被引量：1

12

作者 者文明 崔大付 +2 位作者 陈德勇 王利 王蕾 《传感器技术》 CSCD 北大核心 2002年第11期31-33,共3页

在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量、毫瓦计的校准、标准信号发生器的校准... 在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量、毫瓦计的校准、标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器芯片选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作 ,并最终研制成合格的芯片。芯片具有尺寸小、功耗低、灵敏度高、频带宽等特点。简要介绍了芯片的结构原理 ,并详细介绍了芯片的制作工艺。 展开更多

关键词 热偶 微波功率 微梁结构热偶微波功率传感器 MEMS工艺 芯片制作

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刀具磨损、破损监控用功率传感器的研究 被引量：2

13

作者 冯本法 张玉峰 蔡复之 《机床》 CSCD 1992年第2期27-29,共3页

本文对功率传感器进行了分析研究，阐明了对功率传感器的技术要求，对几种功率传感器的性能进行了比较，并在实验中得到了验证。最后对电阻网络型功率传感器做了详细介绍，并提出了改善传感器性能的几条行之有效的措施。

关键词 刀具 磨损 破损 监控 功率传感器

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利用微波功率传感器判断新一代天气雷达故障 被引量：1

14

作者 胡帆 柴秀梅 +1 位作者 王凌震 周红根 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第8期1042-1044,共3页

近年来,以平面掺杂势垒二极管为核心构成的微波功率传感器与小功率计配合,能实现对微波功率的高速、高精度和连续测量,广泛应用于天气雷达等高频设备信号功率的测量。文章详细阐述了微波功率传感器的特性和电路原理,以及该传感器与小功... 近年来,以平面掺杂势垒二极管为核心构成的微波功率传感器与小功率计配合,能实现对微波功率的高速、高精度和连续测量,广泛应用于天气雷达等高频设备信号功率的测量。文章详细阐述了微波功率传感器的特性和电路原理,以及该传感器与小功率计的连接、设置和使用方法。并以在CINRAD/SA雷达发射机、接收机中两个典型故障检修事例,论述了微波功率传感器在天气雷达上的应用。 展开更多

关键词 平面掺杂势垒二极管 高速高精度微波功率传感器 原理 CINRAD/SA 应用

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MEMS微波功率传感器等效电路模型的研究 被引量：3

15

作者 白雪婧 胡加杨 +1 位作者 李龙飞 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期152-159,共8页

为了提高热电式微机电系统(MEMS)微波功率传感器的灵敏度,需要对传感器的热电特性进行研究。首先根据热-电变量之间的等效关系建立了传感器的等效电路模型,利用该模型研究了不同的GaAs衬底厚度对负载电阻电-热转换能力的影响;接着建立... 为了提高热电式微机电系统(MEMS)微波功率传感器的灵敏度,需要对传感器的热电特性进行研究。首先根据热-电变量之间的等效关系建立了传感器的等效电路模型,利用该模型研究了不同的GaAs衬底厚度对负载电阻电-热转换能力的影响;接着建立理论解析模型研究热传导、热对流、热辐射对不同衬底厚度的传感器的电-热转换能力的影响,推导出相应的负载电阻温度分布,验证了等效电路模型;最终,在等效电路模型的基础上建立灵敏度与噪声系数模型,综合考虑它们之间的制约关系,得到了使传感器综合性能最佳的衬底厚度设计区间。根据建立的等效电路模型,对特定衬底厚度下制备的热电式MEMS微波功率传感器进行实验测试,频率测量范围达到30 GHz,输入微波功率从1 mW增加至100 mW。该功率传感器结构的灵敏度分别为0.184 3 mV/mW@1 GHz、0.130 1 mV/mW@10 GHz、0.101 3 mV/mW@20 GHz、0.071 8 mV/mW@30 GHz,并且该结构具有较大的动态测试范围。 展开更多

关键词 微波功率传感器 等效电路 温度分布 理论模型 灵敏度

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热电式MEMS微波功率传感器模型的研究 被引量：14

16

作者 张焕卿 白雪婧 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期110-117,共8页

为了提高热电式微机电系统（MEMS）微波功率传感器的灵敏度特性,建立了噪声系数、时间常数和灵敏度的理论解析模型。根据理论解析模型,分析得到了影响噪声系数、时间常数的首要因素、次要因素;然后,探究了噪声系数和时间常数对灵敏度特... 为了提高热电式微机电系统（MEMS）微波功率传感器的灵敏度特性,建立了噪声系数、时间常数和灵敏度的理论解析模型。根据理论解析模型,分析得到了影响噪声系数、时间常数的首要因素、次要因素;然后,探究了噪声系数和时间常数对灵敏度特性的制约;最终,发现制约热电式MEMS微波功率传感器灵敏度特性的两个关键结构参数：热电偶的长度和数目。依据所建立的理论解析模型,设计了一种渐变结构的热电式MEMS微波功率传感器,实验表明该传感器在8-12 GHz频率范围的回波损耗在-22^-19 dB,具有较好的匹配特性。系统灵敏度分别为0.23 mV/mW@8 GHz、0.22 mV/mW@10 GHz、0.21 mV/mW@12 GHz,较与传统结构的灵敏度特性有了较大改善。因此,所建立的噪声系数、时间常数和灵敏度的理论解析模型对于研究热电式MEMS微波功率传感器具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 微机电系统 功率传感器 灵敏度 理论模型 渐变结构

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基于光纤布拉格光栅和压电转换器的电功率传感器(英文) 被引量：7

17

作者 CHENG Chin-hsing CHANG Min-chih LIU Wen-fung 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期2255-2262,共8页

针对传统功率计测量电功率存在线圈电感、电容与金属部分的涡流感应等限制,本文基于布拉格光纤光栅与压电转换器设计了电功率传感器来测量实功率与虚功率。将布拉格光纤光栅粘贴于压电转换器上,构建了动态应变模拟装置。负载电压与负载... 针对传统功率计测量电功率存在线圈电感、电容与金属部分的涡流感应等限制,本文基于布拉格光纤光栅与压电转换器设计了电功率传感器来测量实功率与虚功率。将布拉格光纤光栅粘贴于压电转换器上,构建了动态应变模拟装置。负载电压与负载电流的乘积形成的等效电压施加在压电转换器上使布拉格光纤光栅动态变化,由此测量光栅动态变化所造成的波长改变量即可得到等效负载功率。相位检测电路用于测量负载电压与负载电流的相位差,由该相位差即可求得功率因数。所研究的传感器可以取代传统功率计用于实功率和虚功率的测量。 展开更多

关键词 电功率传感器 实功率 虚功率 光纤布拉格光栅 压电转换器

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微梁结构热偶微波功率传感器的灵敏度分析

18

作者 者文明 崔大付 陈德勇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2003年第3期1-3,共3页

在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量 ,毫瓦计的校准 ,标准信号发生器的校准... 在微波技术研究中 ,微波功率是表征微波信号特性的一个重要参数。微波功率测量已成为电磁测量的重要部分 ,可应用于很多场合 ,如发射机输出功率 (包括天线系统辐射的功率 )和振荡器输出功率的测量 ,毫瓦计的校准 ,标准信号发生器的校准等。微波功率传感器是微波功率计探头中的核心元件。微梁结构热偶微波功率传感器选择具有低电阻温度系数的Ta2 N和高热电功率塞贝克系数的Si作为热偶材料 ,利用半导体工艺和MEMS工艺制作。器件获得了比薄膜结构更高的灵敏度 ,并且具有动态范围大、零点漂移小等特点 ,此结构已有多种形式。着重从理论上分析了MIS结构对该传感器灵敏度的影响 ,并提出了一种新的结构设计 。 展开更多

关键词 热偶 微梁结构微波功率传感器 MIS结构

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MEMS微波功率传感器拉格朗日模型的研究 被引量：4

19

作者 张焕卿 戴瑞萍 +2 位作者 陆颢瓒 白雪婧 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期110-117,共8页

为了改善热电式微机电系统（MEMS）微波功率传感器的综合性能,首先对负载电阻至热电堆的距离、热偶长度、热偶数目建立灵敏度、噪声系数和时间常数的理论解析模型。根据理论解析模型,分析得到了时间常数、噪声系数对于灵敏度的制约作用... 为了改善热电式微机电系统（MEMS）微波功率传感器的综合性能,首先对负载电阻至热电堆的距离、热偶长度、热偶数目建立灵敏度、噪声系数和时间常数的理论解析模型。根据理论解析模型,分析得到了时间常数、噪声系数对于灵敏度的制约作用。然后基于拉格朗日乘数法建立了在特定噪声系数、时间常数限制下的灵敏度优化解析模型。最终,依据所建立的灵敏度优化模型,得到热电式MEMS微波功率传感器灵敏度最大时的负载电阻至热电堆的距离、热偶长度、热偶数目。实验表明：与传统结构的传感器相比,依据该结构参数设计的传感器的灵敏度特性有了较大改善。因此,所建立的基于拉格朗日乘数法的灵敏度优化解析模型对于研究热电式MEMS微波功率传感器具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 微机电系统 功率传感器 灵敏度 拉格朗日模型

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热电式MEMS微波功率传感器结构优化的研究 被引量：3

20

作者 戴瑞萍 张焕卿 +2 位作者 陆颢瓒 白雪婧 王德波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期202-210,共9页

为了改善热电式微电子机械系统（MEMS）微波功率传感器的综合性能,研究了负载电阻与热电堆的间距、衬底背面刻蚀的厚度、长度以及热偶长度4个结构参数,将传感器分成3个区域讨论,建立了热电式MEMS微波功率传感器的灵敏度解析模型。此外,... 为了改善热电式微电子机械系统（MEMS）微波功率传感器的综合性能,研究了负载电阻与热电堆的间距、衬底背面刻蚀的厚度、长度以及热偶长度4个结构参数,将传感器分成3个区域讨论,建立了热电式MEMS微波功率传感器的灵敏度解析模型。此外,还研究了热电式MEMS微波功率传感器的时间常数模型,传感器的时间常数由负载电阻和热电堆的时间常数组成。最后,根据理论模型分析得出当减小负载电阻与热电堆的间距、增加背面刻蚀厚度、长度以及热偶长度为400μm时,能在保持较小的时间常数的情况下提高灵敏度,从而改善热电式MEMS微波功率传感器的综合性能,这对热电式MEMS微波功率传感器的结构参数的设计与优化具有一定的参考价值和指导意义。 展开更多

关键词 微机电系统 功率传感器 灵敏度 时间常数 理论模型

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